О современном состоянии климатической системы и глобальном потеплении

by

А.Б. Полонский

Институт природно-технических систем,

РФ, Севастополь, ул. Ленина, 28

E-mail: apolonsky5@mail.ru

EDN: https://elibrary.ru/obstdy

Поводом для написания настоящей редакционной статьи послужила публикация в августе 2024 года специального приложения к журналу Bulletin of the American Meteorological Society [1]. В ней приводятся результаты отчета [2], в котором обсуждается состояние глобальной климатической системы и региональные климатические аномалии  2023 года, оцененные по различным массивам данных наблюдений и результатам их ассимиляции. Большой коллектив авторов сравнил изменение состояния климатической системы между 2022 и 2023 годами и проанализировал погодно-климатические аномалии 2023 года глобального и регионального масштабов, наблюдаемые на фоне антропогенно-обусловленного потепления. Отчет состоит из введения и следующих разделов: глобальный климат, Мировой океан, тропики, Арктика, Антарктика и Южный океан, региональный климат. Желающие могут ознакомиться с полным текстом отчета по ссылке, приведенной в списке литературы. Из всего широкого спектра обсуждаемых в этом отчете проблем в настоящем сообщении будет кратко затронуты лишь несколько принципиальных вопросов, в решении которых принимает участие часть коллектива Института природно-технических систем, занимающегося научно-исследовательской работой климатической направленности.

 Во-первых, необходимо отметить, что в публикациях [1, 2] подчеркивается продолжающееся интенсивное увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере, которая достигла в 2023 году 419.3±0.1 ppm (частей на миллион, т.е., ~0,042%). Это величина на 50% превышает величину содержания СО2 в атмосфере в доиндустриальную эпоху. Причем рост этой концентрации по сравнению с 2022 г. составил 2.8 ppm и был четвертым по скорости увеличения среднегодовой концентрации СО2 за период соответствующих регулярных наблюдений, начатых в 1960-х гг. Этот результат полностью подтверждает тот факт, что, несмотря на подписание Парижского соглашения по климату в 2015 году, интенсивный рост выбросов парниковых газов продолжается. И это вполне ожидаемый результат. Как показано, в частности, в работе [3], при современном состоянии правового регулирования эмиссии парниковых газов в большей части стран, ответственных за основную долю глобальных выбросов этих газов, достижение основной цели Парижского соглашения (направленной на ограничение роста приземной температуры к концу 21 века по сравнению с доиндустриальным периодом в пределах 1.5–2.0°C) практически нереально. Повышение средней глобальной приземной температуры воздуха к концу текущего века существенно превысит 2°C, если в ближайшее время не будут приняты юридически обязывающие правовые акты, обеспечивающие достижение основной цели Парижского соглашения.

Во-вторых, результаты, приведенные в [1, 2], полностью подтверждают важнейшую роль океана в демпфировании роста концентрации углекислого газа в нижнем слое тропосферы антропогенного происхождения и уменьшении скорости глобального потепления этой части атмосферы столетнего масштаба. Действительно, Мировой океан поглощает существенную долю углекислого газа антропогенного происхождения, выбрасываемого в атмосферу, что проявляется в увеличении кислотности морской воды. Вместе с тем, океан потребляет основную часть тепла, поступающего в нижнюю часть тропосферы вследствие парникового эффекта, что уменьшает скорость потепления приводного слоя за счет влияния океанических процессов на глобальное перераспределение тепла внутри климатической системы. На  междесятилетнем масштабе Мировой океан навязывает всей климатической системе низкочастотные квазипериодические изменения, обусловленные собственными внутренними модами. Эти квазипериодические моды (такие, как Атлантическая мультидекадная осцилляция и Тихоокеанская декадное колебание) модулируют антропогенно-обусловленное глобальное потепление нижней тропосферы, изменяя его скорость, вплоть до смены знака в отдельные периоды (что проявляется в виде так называемых «пауз в глобальном потеплении»). Типичная продолжительность таких периодов составляет десятки лет. В другую фазу естественных междесятилетних вариаций температуры поверхности океана они, напротив, способствуют более интенсивному потеплению приводного слоя тропосферы, как это происходит и в настоящее время (рис. 1; [4–6]).

Рис. 1. Временной ход индекса Атлантической мультидекадной осцилляции, рассчитанного по аномалиям температуры поверхности внетропической зоны Северной Атлантики после удаления линейного тренда и сглаживания (показан цветными столбиками), аномалий среднегодовой  (дан тонкой кривой) и сглаженной по десятилетиям (дан жирной кривой) глобальной приземной температуры воздуха (заимствовано с сайта Climate Prediction Center, см. www.cpc.ncep.noaa.gov/products/)

Fig. 1. Time series of the Atlantic Multidecadal Oscillation index calculated using sea surface temperature anomalies in the extratropical North Atlantic after trend removing and low-passed filtering (shown in blue and orange bars), the anomalies of annual (thin curve) and smoothed (thick curve) global air temperature (following the Climate Prediction Center site, see www.cpc.ncep.noaa.gov/products/)

В-третьих, межгодовая изменчивость климатических характеристик в значительно большей степени определяется естественными вариациями в системе «океан-атмосфера», чем глобальным потеплением. В первую очередь, это относится к таким явлениям, как Эль-Ниньо/Ла Нинья – Южное колебание, определяющим пространственно-временную структуру погодно-климатических аномалий межгодового масштаба на всем земном шаре [4, 7, 8]. Именно переход в 2023 году от заключительной фазы Ла Нинья к очередному Эль-Ниньо, происходящем на фоне глобального увеличения температуры естественного и антропогенного происхождения, привел к тому, что 2023 год стал наиболее теплым за всю историю инструментальных наблюдений. Причем среднегодовая температура поверхности Мирового океана превысила температуру рекордного (до 2023 года) 2016 года на 0,13°C, что сопровождалось многочисленными погодно-климатическим аномалиям в большинстве регионов мира [1, 2]. Неудивительно, что прогноз явлений такого типа исключительно актуален и успешно развивается в различных организациях, занимающихся климатической тематикой [9–11]. Одним из важнейших направлений дальнейшего совершенствования этих прогнозов является более точное описание взаимодействия между различными климатическими модами, как тропическими, так и внетропическими [12, 13].
В-четвертых, региональные погодно-климатические аномалии, включая экстремальные, в очень значительной степени (но не целиком!) определяются процессами в глобальной климатической системе, как естественного, так и антропогенного характера. В частности, в формировании таких аномалий в Черноморско-Средиземноморском регионе важную роль играет суперпозиция различных климатических мод: от межгодовых (таких как Эль-Ниньо/Ла Нинья – Южное колебание, Индоокеанский диполь, Североатлантическое и Восточноатлантическое колебания и др.) до междесятилетних (таких как Атлантическая мультидекадная осцилляция и Тихоокеанская декадное колебание), выделяемых на фоне антропогенно-обусловленного потепления столетнего масштаба [4, 7, 12, 14–17]. Вместе с тем, на величину и продолжительность существования погодно-климатических аномалий действует ряд региональных факторов, связанных, например, с взаимодействием морской среды с приводным слоем атмосферы и прилегающими участками суши, характеризующимися разнообразными ландшафтными и гидрологическими условиями [18]. Суперпозиция климатических мод с различной пространственно-временной структурой и их взаимодействие между собой делают далеко нетривиальной задачу выделения антропогенно-обусловленного тренда различных региональных параметров климатической системы. В работе [19] это показано на примере областей крупномасштабных океанических апвеллингов, играющих особую роль во взаимодействии океана с атмосферой и формировании морского биоразнообразия.
Наряду с наличием взаимодействующих между собой высокоамплитудных межгодовых – междесятилетних вариаций параметров климатической системы естественного происхождения, препятствующих атрибуции климатического сигнала антропогенного происхождения, проблема его аккуратного выделения обусловлена и недостаточной продолжительностью измерений различных климатических характеристик во многих регионах земного шара. И это лишний раз подчеркивает необходимость дальнейшей координации на разных уровнях национальных и международных наблюдательных программ климатической направленности, а также продолжения и интенсификации фундаментальных исследований механизмов, определяющих эволюцию климатической системы различных пространственно-временных масштабов.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Special Supplement to the Bulletin of the American Meteorological Society, Vol. 105, No. 8, August 2024. https://doi.org/10.1175/2024BAMSStateoftheClimate.1.
  2. Blunden, J. and T. Boyer, Eds., “State of the Climate in 2023” // Bull. Amer. Meteor. Soc. 2024, 105 (8), Si–S484. https://doi.org/10.1175/2024BAMSStateoftheClimate.1.
  3. Пекарникова М.Е., Полонский А.Б. Анализ реалистичности достижения основной цели Парижского соглашения при существующей системе правового регулирования и контроля за антропогенными выбросами парниковых газов // Фундаментальная и прикладная климатология. 2022. Т. 8, № 2. С. 190–208. DOI:10.21513/2410-8758-2022-2-190-208.
  4. Polonsky A. The Ocean’s Role in Climate Change / Cambridge Scholars Publishing, Newcastle, UK, 2019. 294 p.
  5. Полонский А.Б., Федотов А.Б. Изменение характеристик внутренних колебаний океанической циркуляции в  условиях  глобального  потепления  //  Доклады РАН. 2022. Т. 504, № 1. С. 91–96. DOI: 10.31857/ S2686739722050127.
  6. Аверьянова Е.А., Полонский А.Б. Термохалинная циркуляция в Атлантическом океане и изменения климата. Монография. Севастополь: ИПТС. 2023. 242 с. ISBN 978-5-6048608-7-8.
  7. Polonsky A., Bardin M.Yu., Voskresenskaya E. Variability of extratropical cyclonic activity in the Northern Hemisphere associated with global processes in the ocean-atmosphere system / In book: Cyclones: Formation, Triggers and Control (Editors: Kazuyoshi Oouchi and Hironori Fudeyasu), Nova Science Publishers, Inc., New York, USA, Chapter 8, 2012. P. 161–196.
  8. Марчукова О.В., Воскресенская Е.Н. Классификация явлений Ла-Нинья и их влияние на климат Атлантико-Европейского региона. Монография. Севастополь: ИПТС. 2023. 156 с. ISBN 978-5-6048608-6-1.
  9. Climate Diagnostics Bulletin. CLIMATE PREDICTION CENTER. NEAR REAL-TIME OCEAN / ATMOSPHERE Monitoring, Assessments, and Prediction // U.S. DEPARTMENT OF COMMERCE. National Oceanic and Atmospheric Administration National Weather Service National Centers for Environmental Prediction. http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products /CDB.
  10. Лубков А.С., Воскресенская Е.Н., Марчукова О.В. Новый подход к использованию нейронных сетей для долгосрочного прогноза Эль-Ниньо и Ла-Нинья // Фундаментальная и прикладная климатология. 2023. Т. 9, № 4. С. 432–466. DOI: 10.21513/2410-8758-2023-4-432-466.
  11. Wang H, Hu S, Li X. An Interpretable Deep Learning ENSO Forecasting Model // Ocean-Land-Atmos. Res. 2023, Vol. 2, article 0012. https://doi.org/10.34133/olar.0012.
  12. Polonsky A., Basharin D., Voskresenskaya E. et al. Relationship between North Atlantic Oscillation, Euro-Asian climate anomalies and Pacific variability // Pacific Oceanogr., 2004, Vol. 2, No. 1-2, P. 52–66.
  13. Polonsky A., Torbinsky A. The IOD-ENSO Interaction: The Role of the Indian Ocean Current’s System // Atmosphere, 2021, Vol. 12, 1662. https://doi.org/10.3390/atmos 12121662.
  14. Maslova V.N., Voskresenskaya E.N., Lubkov A.S. Multidecadal change of winter cyclonic activity in the Mediterranean associated with AMO and PDO // Terrestrial, Atmospheric and Oceanic Sciences, 2017, Vol. 28, No. 6. DOI: 10.3319/TAO.2017.04.23.01. – EDN XXDMMX.
  15. Polonsky A., Basharin D. How strong is the impact of the Indo-Ocean Dipole on the surface air temperature/sea level pressure anomalies in the Mediterranean region? // Global and Planetary Change, 2017. Vol. 151, P. 101–107. DOI: 10.1016/j.gloplacha. 2016.11.00714.
  16. Воскресенская Е.Н., Сухонос О.Ю.Антициклоны и экстремальная температура воздухав Черноморско-Средиземноморском регионе.  Монография. Севастополь: ИПТС. 2020. 154 c.
  17. Maslova, V.N., Voskresenskaya, E.N., Lubkov, A.S. et al. Temporal Variability and Predictability of Intense Cyclones in the Western and Eastern Mediterranean // Atmosphere, 2021, 12(9), Р. 1218. DOI:10.3390/atmos12091218.
  18. Полонский А.Б., Серебренников А.Н. Формирование положительных аномалий температуры поверхности Черного моря // Метеорология и гидрология. 2024. № 3. С. 42–53. DOI: 10. 52002/0130-2906-2024-3-42-53.
  19. Полонский А.Б., Серебренников А.Н. Интенсификация крупномасштабных апвеллингов в Атлантическом и Тихом океанах при современных климатических условиях // Доклады РАН. 2020. Т. 492, № 2. С. 105–110.

Главный редактор журнала

 «Системы контроля окружающей среды»,

член-корреспондент РАН

Loading